DE2148833C3 - Biegeschwinger als Resonator für mechanische Filter - Google Patents

Description

Mechanische Filter bestehen meist aus einer Reihe prismatischer, mit ihren Längsachsen parallel nebeneinander angeordneten und durch Koppelelemente untereinander verbundenen Resonatoren. Die Form des Querschnitts dieser Resonatoren und die Art ihrer Ansteuerung bestimmen dabei im wesentlichen die Art der von den Resonatoren ausgeführten Schwingungen, bei Filtern der beschriebenen Art Biege- oder Torsionsschwingungen.

Mit Rücksicht auf überschaubare Verhältnisse beim Berechnen, Bemessen und Fertigen der Filter, ist man bemüht, den Resonatoren eine solche Form zu geben, daß sie eindeutig für eine bestimmte Schwingungsart bevorzugt geeignet sind und andere Schwingungsarten unterdrücken.

Aus der DE-OS 20 54 970 ist es bekannt, Resonatoren bewußt gleichzeitig in zwei verschiedenen Arten schwingen zu lassen; den Resonatoren hierfür geeignete Querschnitte zu geben, dürfte mehr von theoretischem Interesse als bei der Fertigung größerer Stückzahl zu

ίο verwirklichen sein.

Als Torsionsschwinger haben die Resonatoren vorteilhaft einen kreisförmigen Querschnitt, als Biegeschwinger einen rechteckigen, jedoch nicht quadratischen Querschnitt

>S Weiterhin ist es als vorteilhaft bekannt, das Material für die Resonatoren in einem Kalt-, vorzugsweise einem Ziehverfahren zu formen. Dabei ist das Herstellen kreisförmiger Querschnitte beliebiger Durchmesser leicht möglich, dagegen das Herstellen rechteckiger

ω Querschnitte mit beliebigen Seitenverhältnissen sehr aufwendig.

Für das Fertigen einfacher, jedoch mit Zugeständnissen in bezug auf das Ergebnis ist durch die DE-OS 15 41 975 bekannt, die Biegeresonatoren aus zylindrisehen Stäben mit einer (seitlichen) Abplattung zu versehen. Die so geformten Resonatoren haben zwar eine bevorzugte Biegerichtung, jedoch muß zum Erreichen der gewünschten Wirkung von dem ursprünglich kreiszylindrischen Material mit beträchtliehern Aufwand und Materialverlust verhältnismäßig viel abgetragen werden. Die Nebenwellen solcher Resonatoren werden dabei zwar verstimmt und treten im Filter nur noch gedämpft auf, liegen jedoch bei Verwendung damit aufgebauter Filter in Trägerfrequenz-Übertragungsanlagen mit aus Rücksicht unter anderem auf geringes Übersprechen zweckmäßig gewählten Umsetzerstufen und ausgesiebten Seitenbändern an ungünstigen Stellen des Frequenzbandes.

Resonatoren der genannten Form haben, ebenso wie die in bezug auf die gewollten Biegeschwingungen besonders vorteilhaften Resonatoren mit rechteckigem Querschnitt den Nachteil, daß die Koppelelemente und die mit diesen zu verbindenden Flächen über größere Längen parallel verlaufen und es daher, weitgehend unabhängig vom angewandten Verfahren zum Verbinden der zwei Teile, nur schwer möglich ist, die Verbindungsstellen einheitlich klein zu haften. Dadurch besteht die Gefahr uneinheitlicher Filtereigenschaften. Es bestand daher die Aufgabe, einen aus Rundmaterial leicht herstellbaren Resonator anzugeben, der bevorzugt Biegeschwingungen in einer Richtung ausführt und an dem Koppelelemente zuverlässig an definierten Punkten anzubringen sind.

Der erfindungsgemäße prismatische, Biegeschwingungen ausführende Resonator für mechanische Filter mit der Grundform eines Kreiszylinders ist dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche des Prismas symmetrisch ist zu einer durch seine Längsachse verlaufenden Ebene, und der Mantel des Prismas besteht aus einer gleichmäßig gekrümmten, einem Teil des Mantels des Kreiszylinders gleichen Fläche und mindestens zwei und höchstens drei aneinander anschließenden Flächen, und daß die zwei unmittelbar an die gleichmäßig gekrümmte Fläche schließenden Flächen eben sind und jeweils gegenüber der Symmetrieebene einen von einem rechten Winkel abweichenden Winkel einschließen.

Die Vorteile dieser Lösung bestehen darin, daß der

Resonator bevorzugt in einer Richtung Biegeschwingungen ausführt und die mechanischen Koppelelemente zuverlässig an definierten Punkten angebracht werden können. Das bedeutet, daß beispielsweise beim Anschweißen der Koppelelemente sich Schweißstellen ergeben, die gegenüber bekannten Lösungen, untereinander viel einheitlicher sind. Damit sind auch einheitliche Filtereigenschaften in weit höherem Maß garantiert als dies bisher möglich war.

Der Winkel zwischen den zwei ebenen Flächen und der Symreslrieebene des Resonators liegt zweckmäßig in einem Bereich von etwa 30... 75°.

Die Erfindung wird an Hand von drei in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Resonatoren erläutert.

In allen Figuren ist der Querschnitt des Resonators durch eine gestrichelte Linie zum ursprünglichen kreisförmigen Querschnitt ergänzt Die Symmetrieebetie der Resonatoren 1 ist mit 2, der verbleibende, einen Kreissektor begrenzende Mantelteil als gleichmäßig gekrümmte Fläche ist mit 3 und die zwei ebenen Flächen sind mit 4 bzw. 5 bezeichnet. Ergänzend ist in allen Figuren als Koppelelement ein Koppeldraht 6 mit nicht bezeichneten Verbindungspunkten mit dem Resonator eingezeichnet

Beim Resonator 1 nach F i g. 1 besteht der Mantel aus der gleichmäßig gekrümmten Fläche 3 als Teil des Mantels des ursprünglichen Kreiszylinders und aus zwei ebenen Flächen 4 und 5. Die ebenen Flächen 4 und 5 sind gegen die Symmetrieebene 2 des Resonators 1 so geneigt und haben von der Achse des ursprünglichen Kreiszylinders einen solchen Abstand, daß ihre gemeinsame Kante innerhalb, nahe und im Grenzfall auf der Mantelfläche des ursprünglichen Kreiszylinders verläuft Diese Form eines Resonators erfordert zu ihrer Herstellung gegenüber vorgeschlagenen Formen das Abtragen nur kleinerer Materialmengen und sichert beim Verbinden des Resonators 1 mit Koppeldrähten 6 die Lage und Größe der Verbindungspunkte.

Beim Resonator 1 nach F i g. 2 besteht, ebenso wie bei dem nach Fig. 1, der Mantel aus der gleichmäßig gekrümmten Fläche 3 als Teil des Mantels des ursprünglichen Kreiszylinders und aus zwei ebenen Flächen 4 und 5. Die ebenen Flächen 4 und 5 sind gegen die Synimetrieebene 2 des Resonators 1 so geneigt und haben von der Achse des ursprünglichen Kreiszylinders einen solchen Abstand, daß ihre gedachte Schnittlinie außerhalb des Kreiszylinders liegt. Damit ergibt sich zwischen den zwei ebenen Flächen eine weitere Fläche

ίο 7, die im einfachsten Falle gleich ist einem Teil der Mantelfläche des· ursprünglichen Kreiszylinders, die aber auch eine beliebige andere Krümmung haben, z.B.

eben sein kann.

Zum Erreichen dieser Form muß noch weniger Material abgetragen werden, als für die Form nach Fig. 1. Die Breite der Fläche 7 kann klein gehalten werden und es werden dann auch die Verbindungspunkte zum Befestigen des Koppeldrahtes 6 in ausreichender Weise nach Lage und Größe bestimmt

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 eines erfindungsgemäßen Resonators besteht der Mantel, ebenso wie in F i g. 1 aus der gleichmäßig gekrümmten Fläche 3 als Teil des Mantels des ursprünglichen Kreiszylinders und aus zwei ebenen Flächen 4 und 5. Die ebenen Flächen 4 und 5 sind jedoch im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 gegen die Symmetrieebene 2 des Resonators 1 in entgegengesetzter Richtung geneigt, so daß ihre gemeinsame Kante nach innen gerichtet ist und bezogen auf die Projektion der Kanten zwischen der gleichmäßig gekrümmten Fläche 3 und jeweils einer der ebenen Flächen 4 bzw. 5 auf die Symmetrieebene 2 näher oder jenseits der Achse des ursprünglichen Kreiszylinders verläuft

Die Form eines Resonators nach F i g. 3 ist leicht in einem Arbeitsgang herstellbar. Die zwei Kanten zwischen der gleichmäßig gekrümmten Fläche 3 und je einer der ebenen Flächen 4 bzw. 5 bestimmen mit guter Genauigkeit Lage und Größe der Verbindungspunkte zwischen dem Resonator 1 und dem Koppeldraht 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ί. Prismatischer, Biegeschwingungen ausführender Resonator für mechanische Filter mit der Grundform eines Kreiszylinders, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (1) des Prismas symmetrisch ist zu einer durch seine Längsachse verlaufenden Ebene (2) und der Mantel des Prismas besteht aus einer gleichmäßig gekrümmten, einem Teil des Mantels des Kreiszylinders gleichen Fläche (3) und mindestens zwei und höchstens drei aneinander anschließenden Flächen (4, 5, 7), und daß die zwei unmittelbar an die gleichmäßig gekrümmte Fläche anschließenden Flächen (4, 5) eben sind und jeweils gegenüber der Symmetrieebene einen von einem rechten Winkel abweichenden Winkel einschließen.
2. 2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den ebenen Flächen und der Symmetrieebene etwa im Bereich von 30... 75° liegt.
3. 3. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichtete Kante zwischen den zwei ebenen Flächen (4, 5) innerhalb und nahe der Mantelfläche des Kreiszylinders verläuft (F ig. 1).
4. 4. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedachte Schnittlinie der zwei ebenen Flächen (4, 5) außerhalb des Kreiszylinders liegt und daß zwischen den zwei ebenen Flächen eine dritte, beliebig gekrümmte Fläche (7) liegt (F ig. 2).
5. 5. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichtete Kante zwischen den zwei ebenen Flächen (4,5) bezogen auf die Projektion der Kanten zwischen der gleichmäßig gekrümmten Fläche (3) und jeweils einer der ebenen Flächen (4 bzw. 5) auf die Synimetrieebene (2) des Resonators (1) näher oder jenseits der Achse des ursprünglichen Kreiszylinders verläuft (F i g. 3).
6. 6. Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Koppelelemente (6) an der Kante zwischen den zwei ebenen Flächen (4, 5) angreifen (Fig. 1).
7. 7. Resonator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Koppelelemente (6) an der dritten, zwischen den zwei ebenen Flächen (4, 5) liegenden beliebig gekrümmten Fläche (7) angreifen (F i g. 2).
8. 8. Resonator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Koppelelemente (6) an beiden Kanten zwischen der gleichmäßig gekrümmten Fläche (3) und je einer der zwei ebenen Flächen (4. 5) angreifen.